区块链在卫生保健和公共卫生方面的应用:增加透明度

简介

背景

全球社会正在进入一个无处不在的智能技术时代，这些技术可以监测我们的健康，例如智能设备、物联网解决方案和环境辅助生活系统。这些技术能够以前所未有的规模持续轻松地收集健康数据[1，2]，生成丰富而庞大的数据集，即大数据[3.］．

的大数据时代可以改变医疗保健的提供方式。一般来说，卫生保健是反应性的，当出现问题时，个人与卫生保健服务相互作用[4，5]而且通常用于治疗急性疾病，而不是主动治疗，主动治疗是通过实时监测来自不同来源的健康数据来预测和洞察个人和人群的健康状况，而不是在出现问题时向卫生服务机构进行检查[4，5］．通过这种方式，一个主动和预测的医疗保健模型包括通过遥感技术(如智能腕带和智能恒温器)对个人进行监视和监测，以具有成本效益的方式生成大量不同的实时数据。在社区中使用此类技术还将使公共卫生监测达到前所未有的规模，使公共卫生机构能够更好地了解健康的社会经济决定因素并预防疾病爆发[5，6］．

然而，要实现这种医疗保健模式，还需要克服一些挑战。例如，健康记录由不同的提供者存储在缺乏互操作性的系统中[7，8］．这使得数据共享变得困难，并使医生无法全面了解病人的健康状况[7，8］．互操作性问题和成本也会影响基因组数据的可用性，并使其收益最小化[9］．此外，越来越先进的个人、医疗和基因组数据的数据收集和分析方法引起了人们对健康数据的所有权、隐私和监管的关注[1，3.］．

克服或减轻这些挑战的一个可能的工具是区块链6，10-13］．这项技术可以被视为一个分布式虚拟账本，记录有时间戳的交易[6，12，13］．密码学用于确保当一个块被添加到区块链时，它不能被篡改[12］．因此，区块链是一个防篡改的数字账本，其中所有参与者都可以查看不可更改的真相版本，使其成为跟踪资产和实现各方信任的理想选择(例如，健康数据或用户同意数据收集)[6，7，12，14］．

2016年和2018年，IBM公司就区块链技术的使用情况对400多名医疗保健和生命科学高管进行了调查。在他们的调查结果中，这两个行业中超过一半的高管计划在2020年之前采用这种方法。6，10，11］．鉴于区块链在多个领域的行业专家眼中的潜力[6，10-12]并帮助指导数字解决方案的实施，以解决卫生保健系统的迫切需求，本研究的目的是回顾当前由卫生保健行业开发的区块链解决方案。本文提供了区块链医疗保健行业的全面观点，为创新者提供了关于如何在日常操作中利用该技术以及如何实施可以帮助发展医疗保健交付的解决方案的指导。2019冠状病毒病暴发导致对远程医疗和远程监测等基于家庭的数字医疗解决方案的需求增加[15]，强调使用区块链等技术提高数字交易和数据来源透明度的重要性[16，17］．

相关工作

McGhin等人[18概述了区块链在卫生保健领域的主要机遇和挑战，并描述了一些(学术界和工业界)专注于开发区块链解决方案的举措。Vazirani等[19详细的系统评估了区块链在电子健康记录(EHR)系统中的可行性，发现了区块链在设计和开发过程中需要考虑的几个权衡。O 'Donoghue等人进一步探讨了权衡[20.］．

法鲁克等人[13]就区块链在医疗保健行业的使用提供了类似的评论，但主要集中在其与物联网设备和记录管理的集成上。哈塞尔格伦等人[21他们对区块链在医疗保健领域进行了范围审查，虽然重点关注同行评审的出版物，而不是行业，但他们发现区块链研究的数量和质量都在增长。

Chukwu和Garg [22]提供了区块链应用程序的系统审查，特别是电子健康记录的使用和健康数据共享，不关注行业应用。

阿格博等[23]对区块链在医疗保健领域的应用进行了系统综述，也集中在学术文献上，尽管一些研究提到了与区块链合作的公司。在这项工作中发现的用例与本文中探索的用例非常相似(建议学术界和行业研究之间的融合)，但是Agbo等人[23]发现，与其他领域相比，电子病历的研究占主导地位。

其中大多数都没有行业重点;相反，他们通常讨论技术的计算机科学方面，或者主要评估学术工作。此外，Agbo等人发现[23]，大多数评论关注的是电子病历，而不是其他用例。因此，通过概述区块链在医疗保健行业的应用，本综述有助于预览工作，同时确定哪些挑战和用例是目前与区块链合作的医疗保健公司的重点。

方法

概述

这个叙事回顾[24]的重点是为电子健康专家提供医疗保健领域区块链的全面叙述性回顾。区块链是一项新技术，可提高医疗保健和公共卫生领域数据交易的透明度[6，10，11］．由于其新颖性和实施阶段较早，在行业层面取得了长足的发展，推动了本综述向同行评议学术文献与灰色文献相结合的方向发展。

我们的目的是分析医疗保健中的区块链行业展望，侧重于卫生和技术公司开发的解决方案(尽管在必要时利用研发举措和学术界的成果补充知识)。

虽然不是范围综述，但本文遵循Levac等人定义的框架[25]进行范围检讨，确保以系统的方式分析研究结果。该框架包括六个阶段:(1)确定研究问题(RQ);(2)确定相关研究;(3)选择研究;(四)将数据制成图表;(5)整理、汇总、报告结果;(6)咨询(可选)。在这个叙述回顾中，我们利用了阶段1-5。

识别RQ

主要目标是确定医疗保健行业如何看待区块链解决当前挑战的潜力。为了实现这一目标，我们需要实现两个次要目标:我们必须了解区块链是如何运作的，以及行业面临的挑战。因此，使用以下rq来指导评审:

1. 区块链系统是如何工作的?
2. 区块链技术可以解决当前医疗行业所面临的哪些挑战?
3. 针对这些挑战，医疗保健行业正在开发哪些区块链解决方案?

识别相关研究

我们的综述分析了医疗保健行业如何看待区块链解决当前挑战的潜力。为此，除了IEEE和PubMed等传统数据库，我们还研究了灰色文献，包括谷歌Scholar、CoinDesk [26]、CoinTelegraph [27]，及中[28］．关键字是“区块链”、“分布式账本”、“健康”、“行业”和“医疗保健”的组合。只要有可能，除了新闻文章，我们还会看技术报告(通常在公司网站上可以找到)。

研究选择

主要的排除标准包括选择解决卫生保健问题或挑战的解决方案。仅应用于不相关领域的区块链解决方案不包括在内。其他限制还包括对可用性和语言的实际考虑(只包括英语参考)。

绘制数据图表

为了从出版物中提取有用的见解，我们主要关注两种类型的信息:

• 该解决方案旨在改善的主要卫生保健挑战是什么?
• 区块链是如何用于改善挑战的?

更具体地说，我们研究了区块链解决方案的主要目标和开发区块链的方法。相关书目信息，包括标题、作者、国家和年份也被提取出来。这次审查主要集中在技术报告上。如果技术报告没有提供足够的信息，则使用网络文章来补充结果。

整理、总结和报告结果

根据Levac等人提出的建议[25]，步骤如下:

• 分析:对于提出的每个解决方案，我们都映射了所解决的挑战以及如何使用区块链。
• 报告结果:在介绍区块链的额外信息之后，我们将描述所涉及的挑战及其在医疗保健中的重要性，然后讨论在这种情况下，行业如何使用区块链。
• 对未来研究、实践和政策的影响:这最后一步将在讨论部分讨论，我们将讨论区块链的局限性和其他问题。

结果

概述

我们首先介绍了区块链的相关背景信息，然后概述了我们在综述中发现的主要挑战:电子病历、供应链、健康保险、基因组学和同意管理。对于这些领域，我们还提出了由行业开发的区块链解决方案。表1通过描述确定的五个挑战中的每一个，以及示例，提供结果摘要，并解释区块链如何提供解决方案。

什么是区块链？

区块链是一个虚拟的分布式账本，记录各方之间的交易。它由一个计算机网络操作，其中每个参与者被称为一个节点，并拥有一份账本副本，定期更新以确保一致性。换句话说，所有节点都可以访问准确的信息[12，18］．

当用户进行交易时，该交易被标记为时间戳和密封在一个街区[12］．通过一种共识机制，这个区块链接到先前存在的区块——因此命名为区块链。不同的区块链(如比特币和以太坊)有不同的共识机制[12］．一个典型的共识机制被称为工作量证明(Proof of Work)，它要求网络中的节点随机猜测一个数字来解决数学难题;第一个发现它的节点将密封该块。这个过程叫做挖矿[6，12，13，18］．

块之间的链接是通过一种称为哈希的方法实现的，在这种方法中，新的块指向以前的块[12］．这种技术将数据转换为一串字符，称为散列。例如，用户可以将文本转换为以下散列:“f1abc234b79f6d6ay42a12c53468a1b13553r1r0fgr4039 rf08h958b5232b9n8。”如果这个散列中的一个字符被更改，则会生成一个全新的字符串。虽然从一段信息中生成哈希很容易，但从哈希中发现原始信息是不可能的[12，22］．比特币区块链散列nonce，以及交易信息和前一个区块的散列。如果恶意的一方试图篡改已经存储在区块中的信息，哈希就会被改变，从而破坏链。这确保了区块不能被篡改，并且区块链中包含的信息不能被更改。因此，区块链是一个防篡改的数字账本，所有参与者都可以访问一个不可更改的真相版本[12，18］．区块链中的事务流显示在图1．

‎ 查看此图

区块链是一种分布式账本技术，在各方之间共享一致的账本来存储记录，创建分布式数据库。它是一种分布式账本技术，使用加密和共识机制来增加信任[22］．

区块链也有不同类型。虽然命名方法各不相同，但通常定义如下[13，104，105]:

• 公开区块链:所有参与者都可以在账本上读写新的信息。虽然可以添加新信息，但不能删除任何信息。比特币就是一个公开区块链的例子。
• 权限(consortium和federated)区块链:由定义加入和更新网络的权限的参与者组成的联盟拥有。例如，医疗保健提供者拥有的联盟区块链可以允许患者更改他们的信息，但只有提供者可以上传新信息。
• Private区块链:由单个实体拥有，该实体管理访问、读写数据权限，甚至数据删除。在区块链社区中，一些人认为私有区块链通过引入中央权威来破坏去中心化技术的目的。

从医疗保健的角度来看，获取和编码患者信息的最大问题之一是隐私[106］．一些区块链实现允许创建智能的、编码的合约，允许存储不可变的信息。例如，以太坊允许创建智能合约，对合约协议进行编码。当几方同意交易时，他们会创建机制来确保信任。6，12，107］．智能合约用代码编写合约条款，在区块链上执行自我执行和自我执行的能力［12］．因此，智能合约可以最大限度地减少各方之间的信任问题[12，18，107］．

区块链的特性和设计使其成为受信任问题困扰的流程的模型[6，12，108]，在没有理由互相信任的情况下，它是增加信任的理想选择[6，12，108］．其中一个例子就是医疗保健[6］．

区块链在卫生保健:挑战和解决方案

以下小节描述了医疗保健方面的挑战，并讨论了公司为解决这些挑战而开发的区块链解决方案。

电子健康纪录

挑战的描述

电子健康档案以数码方式储存病人的健康资料[6，7，109，110］．然而，在整个电子病历系统中，数据是分散的:患者经常与不同的医疗保健提供者(通常是数据的管理员)进行交互，这对访问过去的信息造成了挑战[6，7，22］．此外，供应商有不同的电子病历系统，这些系统可能无法完全互操作[6，7］．这些因素造成数据共享的困难[6，7］．

患者的健康数据最终被隔离，无法与其他提供者或来源(如联网设备)的数据集成。最终，没有简单的方法来获得患者健康的整体视图，导致错误、延迟和更差的健康结果[6，7，18，110］．

区块链的使用

区块链解决方案可以创建一个总体中心，可能是在云上，连接单个患者的所有记录[7，8，18，29]，而不将运行状况数据存储在区块链本身[7，8，29，111］．相反，区块链基础设施将作为一个中心，指向患者记录的链下位置[7，8，29］．数据访问和对记录的更改可以实时跟踪并显示给患者。此外，患者可以通过允许提供者、研究人员和第三方访问他们的数据来控制对他们记录的访问。通过这种方式，ehr -区块链解决方案将允许患者访问和控制来自个人的所有健康数据，从而促进对患者健康状况的完整视图[7，8，18，29］．这种解决方案还将使患者对自己的健康数据有更大的控制权和透明度[7，8，12，18，19，29］．

例如，MedRec是针对电子病历的区块链解决方案[7，8，29］．这是一个由麻省理工学院开发的系统，提供了一个透明的病史视图。MedRec在以太坊中使用智能合约，通过引用来自不同来源的医疗数据来编码元数据，包括所有权和许可信息。这些参考文献“为病史者提供了一条可获取的面包屑线索”[7］．提供商可以在MedRec中添加新的患者记录，但患者是允许访问和共享数据的人。这增加了透明度，并允许患者跟踪他们的记录[7，8］．

类似的解决方案包括PatientTruth [30.，31]， CareX [32，33]， medis [34，35]和MedicalChain [41，42］．通常，ehr -区块链解决方案存储对包含ehr的链下文件的引用，也可以使用不太传统的来源，例如来自连接设备的数据。患者控制他们的记录以及他们希望与谁共享他们的数据(例如，医疗保健专业人员、医院和保险提供商)。其中一些解决方案允许患者使用平台上的加密令牌出售未识别的记录(例如，健康研究)。财务部分创建了一种健康数据市场形式，患者拥有并能够从他们的健康数据中获利。

在电子病历上下文中与区块链合作的另一个组织是CitizenHealth [33，43]，提出了两种解决方案:Humantiv [44]，它还结合了电子病历和其他来源的数据，并添加了游戏化组件，其中患者可以根据他们的健康指标获得奖励。45，这是该公司的市场组件。美国初创公司GEM正在开发一种解决方案，使用以太坊创建一个共享网络，提供商可以实时访问医疗文件[18］．GEM正与北欧的Tieto合作，创建一个区块链平台，使患者能够控制医疗记录和基因组数据[40，112，113］．

需要注意的是，如上所述，区块链基础设施可以通过提供由数据所有者控制的可互操作、可审计和安全的事务环境来缓解数据共享问题。反过来，这将允许对不同的健康记录进行简单而透明的访问。正如McGhin等人所述[18]，在讨论区块链云基础设施时，“区块链在云数据基础设施中的作用是促进创建一个去中心化和可信的云数据来源架构，允许篡改记录，提高数据问责的透明度，并增强数据的隐私性和可用性。”但是，区块链本身并不影响健康数据本身或存储数据的本地系统的互操作性。相反，它作为一个总体基础设施，引用链下资源，这些资源的访问对分布式网络中的所有授权方是可审计的、安全的和透明的。

药品供应链

挑战的描述

当今制药公司面临的最大挑战之一是假药。假药每年总共造成2000亿美元的损失，假药的使用危及患者的生命。46］．制造商没有统一和可互操作的供应链管理系统，缺乏共享数据和信息的激励措施，因此处于孤立状态，使得端到端可追溯性和药品来源难以实现[46，114］．

在美国，《药品供应链安全法案》(DSCSA)制定了一套要求，制药公司必须在2023年之前实施。这些要求包括产品追踪和验证[46，115，116］．

区块链的使用

通过在区块链上存储来自供应链的事务数据，可以建立一个来源的不可变记录［117］．区块链可以提供一个透明的分类账，跟踪整个供应链的产品，从制造到分销。这将确保符合DSCSA并提高患者安全。此外，区块链还可以跟踪产品是否在适当的条件下运输和处理[111］．

其中一家公司就是BlockVerify。该公司正在开发一种符合dscsa的解决方案，用于跟踪产品和识别假药[46-48产品被贴上BlockVerify的标签，并沿着供应链进行验证，在私人区块链上有永久记录。消费者和零售商可以使用这一记录来确保产品是正品。默克公司已经申请了一项专利，使用区块链来跟踪供应链中的药物信息;虽然公司已经有了防止欺诈的系统，但预计区块链可以将现有的低效最小化[49，50］．Modum使用区块链来确保医疗产品在正确的温度下运输[51-54］．传感器设备被添加到货物中，每批货物的智能合约都固定有传感器，包括警报。传感器监测运输过程中的温度，当收到货物时，数据被传输到区块链，智能合约评估是否满足条件和法规[51-54］．

政府还在解决食品供应链问题上做出了努力。IBM Food Trust是一个经过许可的区块链，它允许涉众查看食品的供应链历史和补充信息(例如，认证、测试、温度和位置)。例如，组织可以识别食品何时受到污染，并将污染追溯到其源头[55-58］．中国正在使用另一种解决方案:电子商务企业阿里巴巴(Alibaba)的子公司蚂蚁金服(Ant Financial)正在使用一个经过许可的区块链，跟踪武昌的大米产量。大米包装中添加了快速响应代码，以便用户扫描这些代码以获得信息(例如，收获地点、使用的种子类型或运输方式)。阿里巴巴还在开发一个食品信托框架，在试点阶段跟踪从中国到澳大利亚和新西兰的货物。59，60］．

健康保险

挑战的描述

付款人、提供者和患者之间缺乏信任，他们对医疗保健有完整的看法和协调[6］．患者往往要支付昂贵的保费，同时还要应对缺乏透明度和比价能力的问题，此外还有影响所有利益相关者的保险欺诈风险[32，41，69］．供应商必须经过复杂的官僚程序才能提交索赔[41］．这种具有挑战性的生态系统可以通过索赔管理流程来举例说明:(1)首先，提供商必须由健康保险公司承保，这意味着提供商还必须维护福利数据库并跟踪所提供的服务，这增加了额外的费用;(2)如果患者接受提供者提供的服务，保险公司将该服务与患者的健康计划进行核对，以检查其资格;(3)这一过程需要数周时间，需要多人核实协议，导致延误。41］．

区块链的使用

2017年，一项调查显示，在超过50万名会员的支付款人中，98%的人都在追求区块链解决方案[69］．通过使用智能合约，可以编写提供者、支付者和患者之间的协议条款，自动化流程并最大限度地降低效率。例如，PokitDok开发了DokChain，这是一个引用链下文件系统的私有区块链。DokChain包含几个智能合约，实时请求和返回健康保险提供商和支付款人的数据[61-63]，可能启用实时状态检查和错误识别机制。“DokChain”的目标是使用智能合约实时做出保险索赔决策。一旦患者接受了服务，它就会被记录在DokChain上，并由所有利益相关者可视化。智能合约可以确定索赔属于谁的责任，以及应向每一方支付多少费用，并实时处理金额[62，64，65］．PokitDok亦提供应用程式设计介面，以计算病人的付款风险[66]以及允许病人安排医疗服务并支付费用[67，自动支付和实时检查福利。

创业公司GEM在2017年创建了一个区块链原型，帮助在不到5分钟的时间内解决索赔问题[39］．Payspan是一家拥有25年历史的医疗保健报销公司，它也在开发区块链网络，将提供商和支付方连接起来，进行索赔管理和支付处理[68，69］．

专注于创建健康数据市场(如Medoplex)的倡议希望允许医疗保健买家(如患者)和卖家(如提供者)在不需要保险公司的情况下进行连接。他们的目标是创建一个市场平台，患者可以使用加密令牌搜索、选择和支付医疗服务。CareX、MedicalChain和BlockRx是其他解决方案，允许使用从健康记录共享中获得的加密令牌支付健康服务[32，41，46，111，114］．许多与电子病历打交道的公司似乎将健康保险视为一种补充用例:通过创建一个健康数据市场平台，允许患者与医疗保健提供者和专业人员分享他们的数据，这种想法似乎是不需要中介机构(如保险公司)，或者它们的作用将被削弱。

基因组学

挑战的描述

DNA是一种编码生物体遗传指令的分子[9]，其中基因是DNA的集合[118]而基因组是生物基因的集合[9，119］．人类基因组由两万多个基因组成[9，81，120，121］．

基因组学数据研究与健康的社会和环境决定因素相结合，催生了精准医学[122］．这一研究和治疗领域可以帮助个人和研究人员更好地了解疾病的原因，有助于新药的开发，并有助于为具有特定遗传特征的个人创建个性化干预措施，此外还有许多其他好处[123］．然而，要充分实现这一潜力，还需要大量的基因组数据[9，124］．

大规模基因组数据集的可用性存在几个障碍，包括安全和隐私问题、过高的成本和数据共享[9］．后者与存储基因组数据的系统之间缺乏互操作性和数据所有权有关[9］．此外，一个人类基因组产生超过200gb的数据，据估计，到2025年将有超过1亿个基因组被测序。因此，存储和网络传输速度也限制了数据共享[9，81，121］．

区块链的使用

基因组数据的商业模式包括个人雇佣23andMe和Ancestry等公司对他们的基因组进行测序并获得结果。然后，这些公司将测序数据出售给研究人员。通过区块链网络连接数据卖家(如对自己的基因组进行测序的个人)和数据买家(如制药或研究公司)，不需要个人基因组公司作为中介，过程的透明度将提高，成本将降低。此外，可以通过连接区块链上的不同基因组记录来改善数据共享问题，类似于MedRec和其他区块链- ehr解决方案所提出的[9，111］．尽管这不能解决行业中的所有互操作性问题，但它将允许更容易、安全和透明地访问不同的数据记录，从而促进数据共享。

星云基因组公司(Nebula Genomics)是希望建立基因组和健康数据市场的公司之一生物医学大数据存储、共享和计算平台［70］．该公司与Veritas Genomics有合作关系。Veritas的平台处理并存储了大量的基因信息，Nebula希望在此基础上进行开发。个人将能够在Veritas的平台上存储他们的遗传信息，并通过区块链在基因组数据市场上共享和出售他们的数据。与电子病历类似，用户拥有自己的数据，并控制数据共享的权限，提高了透明度，最大限度地减少了安全和隐私问题。他们提出的解决方案有可能[9(1)最大限度地降低成本，因为数据买家将直接从所有者那里获得数据，所有者可以从买家那里获得测序补贴，以鼓励基因组数据集的生成(例如，向具有特定研究小组计划研究的特定特征的个人提供测序补贴);(2)增加透明度，因为所有者将控制访问，数据共享将通过密码保护。业主将保持匿名，而买家将必须提供有关其身份的信息。区块链将所有事务记录在易于审计的不可变日志中;(3)通过整合来自多个来源的数据来提高数据的可用性。该网络提供节省空间的数据编码格式，并利用计算机资源促进信息的传送[9，70，121］．

其他公司也有类似的解决方案，只是略有不同。LunaDNA允许任何人加入区块链网络，并基于加密令牌形式的共享数据赢得公司股份。研究人员付费对汇总数据进行研究，从研究中获得的收益作为红利传递给利益相关者。与Nebula Genomics不同，LunaDNA目前不提供基因组测序服务，但它接受23andMe和Ancestry等公司的文件。区块链用于赋予个人对其数据的所有权，并用于生成不可变的交易日志[71-75］．Shivom [76-79]， Zenome [80，81]， EncrypGen [82-85]和Macrogen [86-88]还有其他类似的公司正在使用区块链，允许患者拥有和共享基因组数据。

同意管理

挑战的描述

在健康研究中，获得参与者同意的过程容易出错[125］．美国食品和药物管理局列举了与同意相关的主要缺陷:未能获得知情同意，使用过期或不完整的表格，未能向参与者提供表格副本，缺少文件，以及未经审查道德委员会批准对文件进行更改[14，125］．考虑到在一些情况下必须寻求重新同意(例如，当研究方案进行修订时，发现了新的风险，或参与者的健康状况恶化时)，这些问题更加严重[126］．通常情况下，同居者、照顾者或法定监护人都需要征得同意[125-128］．

除了传统的同意方法的局限性外，全球社会正在进入一个无处不在的智能技术监测我们健康的时代，这增加了数据收集点的复杂性，反过来也增加了同意管理的复杂性。越来越先进的数据收集、使用和披露方法需要获得同意，这一挑战需要新的解决方案来完善同意程序，并需要保护个人安全。

区块链的使用

区块链可以提供一个不可变的、有时间戳的同意日志，使过程更加透明[6，12，14，111，129］．就健康研究而言，参与者将能够监测和管理同意，对收集某些类型的数据给予知情同意，但不包括其他类型的数据，并随时撤销其同意。通过使用身份管理的加密技术，参与者可以确保他们正在审查最新的同意书，并且这些同意书已得到审查道德委员会的批准。研究人员也将受益，因为在整个研究过程中为确保道德和法律要求而采取的措施将明确可审计。此外，在研究过程中，他们更容易获得、跟踪和更新患者的同意。

通过在区块链上构建的同意管理平台，网络中的授权方将可以访问用户同意的时间戳和防篡改日志。然而，这并不能作为解决所有同意管理问题的灵丹妙药，研究人员在收集知情同意时仍然必须谨慎，并确保所有道德和法律要求。例如，参与者可以在研究过程中的任何时候撤销他们的同意(可撤销性)，研究人员需要在此时停止收集参与者数据，尽管数据可能已经被收集了(不可收回性)。与传统的健康研究类似，同意书应包括对根据数据保护条例撤销同意所必需的协议的描述，并向参与者表明，在他们的同意无效后，他们的数据是否被删除。例如，《一般数据保护条例》第17条描述了“被遗忘权”[130]，其中的个人资料在撤销同意后必须删除。

这对区块链系统来说不是问题，因为收集的数据不会存储在区块链上，而是个人的同意。如果参与者撤销同意，系统将立即更新以反映这一点，并将更改通知研究人员。区块链上所有参与者的同意状态更新都不能被篡改，并且在出现问题时可以轻松审计[129］．此外，如果研究使用联网设备进行数据收集，则可以开发智能合约，以确保一旦撤销同意，数据立即停止收集。已经收集到的数据将会发生什么，这取决于研究人员设计的研究方案。如果需要删除数据，研究人员将不得不从自己的数据库中手动删除数据(这与区块链没有任何关系;如前所述，区块链仅存储同意的信息，而不存储同意的数据)。通过这种方式，区块链同意平台可以促进同意管理的过程，并减轻一些信任问题，但仍取决于研究人员，以确保遵循正确和道德的协议和指南。

Hu-manity。该公司基于IBM区块链开发了一款名为My31的移动应用程序，帮助个人管理他们对使用个人和健康信息的同意。用户可以同意与第三方和研究人员分享他们的数据，并获得相应的补偿。89，90］．Bitfury正在开发另一个区块链支持的管理同意的平台，其目标是管理研究的同意。所有与用户同意有关的更新都有时间戳，并记录在区块链上，以便将来审核[91，92］．该解决方案既可以作为新系统使用，也可以与现有系统结合使用。HealthVerity还在开发区块链解决方案来管理同意。与其他解决方案不同，HealthVerity的同意平台似乎更专注于收集健康数据的消费者应用程序，而不是医学或临床研究[93］．

DeepMind(谷歌的人工智能集团)正在开发一个项目，允许医院和患者实时跟踪与健康数据相关的事件，尽管不是专门关于同意管理的。94-98］．与患者健康数据的任何交互都记录在分布式账本上，该账本将存储说明数据使用情况及其用途的信息。这个项目,可验证审计追踪，有可能提高卫生研究的透明度，并最大限度地减少利益相关者之间的一些信任问题[94-98］．

也有一些学术活动探索使用区块链进行同意管理。例如，法国国家研究所Santé Et de la Recherche Médicale和援助Publique-Hôpitaux de Paris的研究人员创建了一个概念证明，用于管理使用加密签名进行电子签名的临床试验中的患者同意。不同表格版本的带时间戳的同意作为主文件记录在区块链上[14］．在加拿大，皇后大学也为临床试验开发了类似的解决方案，名为BlockTrial，患者分配数据访问权限，研究人员可以查询链下数据[99］．总部位于多伦多的大学健康网络与IBM和数字健康机构合作，正在致力于患者控制和同意区块链计划，允许数据的许可访问，由患者通过个人同意管理，并建立在区块链之上，允许永久存储同意指令。患者可以访问一个移动应用程序，管理谁可以访问他们的数据，以及出于什么原因。目前，只有大学卫生网络生成的数据是可用的，但目标是使来自多个来源的数据能够集成[One hundred.-102］．

维尔莫维茨基等[129]还开发了一个概念验证区块链，帮助患者管理同意，专注于收集智能设备等健康数据的第三方消费者应用程序。在这个原型中，患者可以对不同的数据类型和不同的时间段授予和撤销同意(例如，用户同意收集体温，但不收集运动，从9月到10月)。这项工作使用Hyperledger Fabric创建了一个区块链网络，并提出了一个从智能设备收集数据的治理结构。

讨论

区块链在医疗保健领域

在电子病历、供应链、健康保险、基因组学和同意管理等领域的医疗挑战并不相互排斥。例如，使用区块链来解决基因组学和电子病历方面的挑战，在数据所有权、数据共享和创建所有者和买方可以交易数据的市场方面面临许多类似的挑战。同意管理和电子病历也可以互补，支持区块链的同意解决方案可以作为一种访问控制．研究人员和医疗保健提供者可以通过区块链基础设施访问存储在链下数据库中的个人健康记录，前提是他们获得了个人的同意。

有趣的是，所描述的许多解决方案似乎只考虑一个理想的工作流。在病人无法授权数据共享的紧急情况下，医生和护士应该有机制来访问数据[18］．

与任何新技术类似，虽然区块链似乎有潜力改善医疗保健中的几个现有挑战，并为患者提供更多的代理，但该技术的实际影响尚不清楚。许多解决方案希望消除中介机构(例如，允许患者和医疗服务提供者在不需要保险公司的情况下进行联系;然而，我们无法确定这种干扰是否真的会发生，以及患者是否为这种复杂性做好了准备。6，12，18])。虽然区块链解决方案可以最大限度地降低效率，但它们更有可能与第三方的现有系统一起运行。换句话说，这些解决方案将纳入第三方，并使过程对参与者更加透明，从而增加信任[12］．这也将简化区块链在行业中的采用，因为几个利益相关者会提供更少的阻力。

除了少数例外，我们发现的大多数解决方案似乎都处于初始开发或原型设计阶段:它们的架构和基本功能已经规划好了，公司现在正在寻求筹集资金并继续实施。虽然这表明卫生保健部门对区块链的潜力持积极态度，但这也使具体评估该技术的潜力变得困难。

不可变性、去中心化和信任

区块链被设计为分布式的、透明的、不可变的[6，12]并可提高利益相关者之间的信任[6，12，18，108］．这在上面描述的场景中是正确的。通过消除集中决策，自动化流程，增加数据收集和使用的透明度，区块链可以增加对医疗保健流程的信任。

然而，如果使用不当，区块链的嵌入式功能可能会成为一个挑战。例如，网络中的每个节点都维护分类帐的副本是冗余的。与集中式系统相比，分散系统的效率、可扩展性和成本效益较低[12］．根据设计，每个参与节点必须拥有分布式账本的完整副本;随着参与者数量的增加，存储和能量等计算需求也会增加。区块链一直被视为解决环境问题的潜在解决方案，例如为能源交易创建一个市场。然而，一些批评人士指出，区块链将弊大于利，因为它消耗了大量的能量[6，99］．这些因素可能会限制区块链解决方案的可伸缩性。它们不是技术本身的限制，而是设计特征，开发人员必须考虑在这些限制和分布式账本所提供的期望的透明度和安全性之间进行权衡。还必须考虑不同区块链功能之间的权衡(例如，使用公共或许可的区块链)，正如O 'Donoghue等人所探索的[20.］．

类似地，区块链的不可变性意味着它是只能添加供公众执行[12］．处理《一般数据保护条例》的公司必须遵守一项关键的监管原则，即删除数据的权利[12，19，131］．然而，这不是公共区块链实现的选项[12］．这也是我们不建议在区块链储存个人资料的原因之一[7，19］．相反，它应该存储在链下数据库中，参考链。Park等人的一项研究[132研究了在区块链上存储、共享和管理记录的可行性。该研究证实，在私人区块链中管理记录是可能的，但首先需要解决几个挑战，比如数据大小和成本。

虽然区块链提供了一个不可变的分类账，但也应该注意到，存储在分类账中的信息仅与其输入一样准确。这意味着开发人员应该创建机制，以确保正确的数据被上传到区块链[18，99］．

密钥和身份管理

储存在区块链上的资料是透过需要使用公钥及私钥的密码技术[18］．私钥充当允许用户访问信息的密码。例如，在比特币区块链中，用户A可以使用用户B的公钥向用户B发送比特币。但是，用户B只能用他们的私钥访问比特币。用户只有一个密钥来访问他们所有的块(类似于访问所有用户数据的密码)。如果密钥被泄露，所有用户数据都可能泄露。就涉及敏感数据的医疗保健而言，这一问题不应被低估[18］．对于区块链- ehr解决方案，如果恶意方获得了患者的私钥，则存在身份盗窃的重大风险，因为他们将可以访问患者的完整病史[18］．

密钥管理的一个可能替代方案是使用区块链[18，62，131];它可以提供一个不可更改的账本，用于存储和维护出生证明和商业合同等法律文件。用户可登入区块链[18］．许多国家，如爱沙尼亚，使用区块链来验证其公民的各种属性[12，131］．通过区块链，该平台可以显示一个人是否是爱沙尼亚居民，从而提供额外的基于网络的服务(例如，允许公民在网上投票)。该国已经有了电子病历系统，通过使用区块链的唯一ID访问，以确保完整性[10，131］．PokitDok正在研究一种名为“上下文相关身份管理协议”的协议与DokChain的应用，在该协议中，身份的不同方面被用于验证。例如，要购买酒精饮料，唯一必要的信息是年龄。DokChain的解决方案将允许用户根据上下文决定分享哪些具体的个人信息。为了验证身份，该技术计划创建一种共识机制，在该机制中，个人的私钥在第三方之间进行分区。可以通过使用分区的子集重新生成密钥。这最初用于密钥恢复，但目标是在每次需要验证身份时将此功能用作隐式身份验证[62］．加拿大公司SecureKey正在开发一种类似的解决方案，用于分配用户的身份属性。131］．

结论

区块链是一种不可变的账本，所有参与者都可以在其中看到不可变的真相版本，这是一种有前途的技术，可以帮助最大限度地减少目前医疗保健领域面临的几个挑战。本文着重于文献综述和市场评估，以确定区块链在当今医疗保健行业中可以改善的主要挑战。结果显示了以下五个挑战:

• 健康记录存储在缺乏互操作性的系统中的不同提供者之间。这使得利益相关者难以共享数据，因此难以全面了解患者的健康状况。
• 药品供应链中的原产地和假冒产品是当今制药公司面临的最大障碍之一。
• 在保险方面，付款人、提供者和患者之间缺乏联系，这阻碍了护理的获取和协调。
• 基因组学数据是精准健康的最大希望之一，但由于成本高、缺乏大规模数据集以及互操作性问题，基因组学数据受到了限制。
• 越来越先进的数据收集和分析方法引起了人们对健康数据的伦理、所有权、隐私和监管的关注。

尽管解决方案各不相同，但区块链可以提供不可更改和防篡改的事务日志。区块链的不变性、去中心化、分布式和透明性的特性可以优化流程，最大限度地降低效率，并在本文所涉及的所有上下文中增加信任。然而，不存在解决医疗保健中所有需求的银弹，公司、开发人员和决策者在考虑区块链解决方案时需要谨慎。尽管这项技术很有潜力，但它也带来了关于数据所有权和安全性的新担忧。

限制

由于本综述的目的是提供区块链在医疗保健中使用的行业观点，在定义纳入和排除方案时，我们没有包括评估所包括解决方案的关键组成部分。此外，当我们尽可能搜索解决方案的白皮书和报告时，我们在结果中包含了已经存在的、处于开发早期阶段的或最近宣布的解决方案，因为我们的目标是提供与区块链相关的医疗保健行业的心态。未来的工作应该集中在批判性地分析这里描述的解决方案的可行性和效率。从这一分析中，一个有趣的考虑是定义哪些挑战可以通过使用区块链进一步改进。换句话说，这个分析可以指出区块链最有用的地方。此外，区块链可以与计算机科学的新领域结合使用，包括大数据和人工智能[6，117］．未来的工作还应侧重于在这些新兴技术的背景下研究区块链。最后，需要注意的是，这里使用的本体论(将主题划分为五个主要挑战)并不是详尽的。可以应用区块链的许多用例虽然与医疗保健没有直接关系，但可能会影响它(例如，密钥和身份管理)。此外，文献中描述的许多挑战(例如，卫生系统的互操作性和数据共享)都包含在这个本体中。在探索这五个领域时，我们的目标是提供医疗保健行业正在开发的解决方案的概述，以及他们正在指导哪些领域的工作，而不是提供可以使用区块链的医疗保健用例的定义列表。